(57)【要約】【課題】蒸気タービンのノズルからの噴出速度を有効に利用して衝動力を増大して蒸気タービンの効率を向上し、コンパクト化を図ること。【解決手段】蒸気タービン１６は、ローター３に羽根５とノズル１を構成したことにより、ノズル１から噴出する蒸気は一定の方向でローター３の羽根５に当てることが出来るので、ローター３への流入角度が常に最適値に固定して蒸気がローター３に伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービンの効率向上し、蒸気タービン１６のコンパクト化や簡素化を図ることができる。【選択図】図１
2007198333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を噴出するノズルと、このノズルから噴出する蒸気を案内する複数の羽根を構成したローターと、前記ノズルと前記ローター及びこのローターの回転軸を内包し蒸気の入口と出口を構成したケーシングと、前記羽根の蒸気入口部に前記ノズルを構成した蒸気タービン。
【請求項２】
ローターはディスク形の板を複数個重ね合わせ、各ローター間に間隙を介して前記回転軸上に固定し、前記ローターの羽根毎に設けたノズルと、前記ローターの回転軸の周囲に設けた蒸気の排出口を構成した請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
ローターの羽根は、蒸気の入口部から出口に至るに従って断面積を増加させる構成とした請求項１または２に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
ローターの側面に、このローターの回転により遠心力を増大させるための第２の羽根を設けた請求項１または２に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
ローターの側面とケーシングの対向する面は、互いに間隙を介して勘合する凹凸部を構成した請求項１〜４いずれか１項に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載の蒸気タービンを用いて発電と給湯・暖房のコージェネレーションのシステムを行うようにした太陽熱ランキンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用したランキンシステム及びそれに用いる蒸気タービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の蒸気タービンは、蒸気が出力軸に狭い間隔で稠密に取り付けられた平面形状のディスク形の間を外周から軸に向かって流れ、蒸気の粘性力と付着力によりディスクを回転させるようにしている。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、平板形状のディスクを用いて粘性だけを利用したテスラタービンもある。
【特許文献１】特開２００２−１７４１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来技術では、出力軸にほぼ直角の平面形状のディスクを多枚数重ね合わせて単純な形状とし、ケーシングに複数のノズルを設けておのおのに噴出して衝動力を得る構成しているが、固定したノズルから噴出した蒸気を回転するディスクに当てるため、ディスクへの流入角度が逐次変化し蒸気がディスクに伝える衝動力が変化する。このため、蒸気により生じるタービン出力も増減し常に最高の出力が得られないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ディスクの羽根の蒸気入口部にノズルを構成したことにより、ノズルから噴出する蒸気は一定の方向でディスクに当てることが出来るので、ディスクへの流入角度が常に最適値に固定して蒸気がディスクに伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービンの効率向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の蒸気タービンは、蒸気を噴出するノズルと、このノズルから噴出する蒸気を案内する複数の羽根を構成したローターと、前記ノズルと前記ローター及びこのローターの回転軸を内包し蒸気の入口と出口を構成したケーシングと、前記羽根の蒸気入口部に前記ノズルを構成するものである。
【０００７】
この蒸気タービンは、ノズルと羽根をローターに一体として構成してあることにより、ノズルから噴出する蒸気は、ローターへの流入角度が常に最適値に固定することが可能となり、蒸気がディスクに伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービンの効率を向上するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蒸気タービンは、ローターに羽根とノズルを構成したことにより、ノズルから噴出する蒸気は一定の方向でローターの羽根に当てることが出来るので、ローターへの流入角度が常に最適値に固定して蒸気がローターに伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービンの効率向上し、蒸気タービンのコンパクト化や簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、蒸気を噴出するノズルと、このノズルから噴出する蒸気を案内する複数の羽根を構成したローターと、前記ノズルと前記ローター及びこのローターの回転軸を内
包し蒸気の入口と出口を構成したケーシングと、前記羽根の蒸気入口部に前記ノズルを構成したことにより、ノズルから噴出する蒸気は一定の方向でローターに当てることが出来るので、ローターへの流入角度が常に最適値に固定して蒸気がローターに伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービンの効率向上し、また蒸気タービンのコンパクト化や簡素化を可能とできる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の蒸気タービンのローターはディスクを複数個重ね合わせ、各ローター間に間隙を介して前記回転軸上に固定し、前記ローターの羽根毎に設けたノズルと、前記ローターの回転軸の周囲に設けた蒸気の排出口を構成としたことにより、蒸気は多数のディスクの間隙を通るため粘性により回転力を伝達できタービンの効率向上を図れ、かつローターの羽根に最適にノズル方向を設定できるため、常に最高の衝動力が得られる。そのため、タービン性能の高効率化と、同一形状に成型したローターを容易に複数個重ね合わせることができ、均一な間隙の形成によりローターユニットの組み立て精度を向上できる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の蒸気タービンのローターの羽根は、蒸気の入口部から出口に至るに従って断面積を増加させる構成としたことにより、ノズルから羽根に入った蒸気は順次圧力を低下させ、その分回転力となる反動力による作用が増大できるので、蒸気の運動エネルギを回転軸に効率よく伝え、蒸気タービンのトルクを上昇し、蒸気タービンの効率を向上することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の蒸気タービンのローターは、ローターの側面にこのローターの回転により遠心力を増大させるための第２の羽根を設けたことにより蒸気をロス無く利用できタービン効率を高く出来る。すなわち、蒸気の後流である出口は蒸気入口よりも静圧が低くなる。そのため、入口から入った一部の蒸気が、ローターの羽根を通らずにローターとケーシングの隙間を通り出口に流れる。これを出来るだけ防止する為にローターとケーシングの間隙を出来るだけ小さく設定していたが、回転するローターの振れや軸の磨耗等の考慮から限界があった。そこで、第２の羽根の回転による遠心力によりローターの軸から先端方向に蒸気が流れるようにして、ローターとケーシングの隙間を通り出口に流れる蒸気を防止した。このことにより、蒸気のロスを防止してタービンの効率を向上させ、ローターとケーシングをある程度の間隙設ける事を可能とし部品の簡略化と耐久信頼性を確保できるものである。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の蒸気タービンのローターは、ローターの側面とケーシングの対向する面は、互いに間隙を介して勘合する凹凸部を構成したことにより蒸気をロス無く利用できタービン効率を高く出来る。すなわち、蒸気の後流である出口は蒸気入口よりも静圧が低くなる。そのため、入口から入った一部の蒸気が、ローターの羽根を通らずにローターとケーシングの隙間を通り出口に流れる。これを出来るだけ防止する為にローターとケーシングの間隙を出来るだけ小さく設定していたが、回転するローターの振れや軸の磨耗等の考慮から限界があった。そこで、ローターの側面とケーシングの対向する面を互いに間隙を介して勘合する凹凸部を構成したことにより、この間隙を大きくしても流れる蒸気は蛇行する為、抵抗が大きくなり蒸気の流量は非常に少なく出来る。このことにより、蒸気のロスを防止してタービンの効率を向上させ、ローターとケーシングをある程度の間隙設ける事を可能とし部品の簡略化と耐久信頼性を確保できるものである。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の蒸気タービンを太陽熱ランキンシステムに搭載して、発電と給湯・暖房のコージェネレーションのシステムを実現することができる。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービンの構成を示す断面図である。図１（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ｀横断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施例における蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図である。
【００１６】
図１において、１は、蒸気入口２から入ったを噴出するノズルで、このノズル１から噴出する蒸気の運動エネルギを受けて回転するローター３を回転軸（出力軸）４の周囲に複数個重ね合わせて設けている。蒸気は、高温のフロンや水の蒸気、または高温のＣＯ2や空気等のガス体のこともある。ローター３の側面にはノズル１から噴出する蒸気を案内する複数の羽根５(本実施例では４個)を構成し衝動面としてあり、羽根５の蒸気入口部分にノズル１を構成してある。ローター３は、ディスク形の板を複数個重ね合わせた構成とし、回転軸４を貫通する形で複数個重ね合わせた時に、羽根５によって同一の幅になるように形成した間隙６をおのおの構成している。羽根５は、板状のディスクの一部を成型加工するか、あるいは別部品を接着、溶接し、またローター３の羽根５毎にノズル１を設けた構成とする。そして、ローター３の羽根５の形状は、ノズル1を構成した蒸気の入口部から出口である排出口１１に至るに従って通路の断面積を増加させる構成としている。
そして、ローター３の両端は端版A７と端版B８により保持し、回転軸４にはローター３の回転時の接触を防止するスペーサーA９、スペーサーB１０を設けてある。ローター３、回転軸４、スペーサーA９スペーサーB１０は、耐熱性、耐腐食性の材料で構成され、ステンレスやチタンやアルミナ等の金属材料やセラミックや樹脂で構成している。ローター３を構成するディスクの厚みは、重量の軽減のため、薄く（例えば、１ｍｍ以下）構成している。また、羽根５で構成する間隙６は、羽根５に沿って移動する蒸気の粘性力や付着力が働くように狭く（例えば１ｍｍ以下）構成している。ローター３の回転軸４の周囲に複数個の蒸気の排出口１１を設けている。ローター３、回転軸４、蒸気入口２、と蒸気出口１２はケーシング１３により内包してある。スペーサーA９、B１０の両端に設けた各ローター３よりも厚みのある端版A７、端版B８は、ローター３と回転軸４を固定するときにローター３を締め付けて剛性を高めて、ローター３のたわみを防止するようにしている。また、各ローター３に設けた複数個の排出口１１が同軸上に連通するように設けている。
蒸気は、蒸気入口２からノズル１を通り、ローター３の外周から羽根５に沿って旋回しながら間隙６内を移動し、回転軸４の近傍に集束し、排出口１１からローター３の外部に抜け、蒸気出口１２から外部に出るようにしている。
【００１７】
ノズル１は、ローター３の羽根５の蒸気入口部分にこの羽根５毎に構成し、蒸気は回転軸４に対してほぼ直角に噴出し、ローター３の羽根５の外周部分に対して接線方向から衝突するように設けている。ノズル１は、各ローター３間の羽根５のそれぞれに蒸気を噴出させるために複数個設けられている。ノズル１からは、蒸気を高速で羽根５内に噴出するようにしている。ノズル１の形状は、普通の蒸気タービンで使用されている単孔ノズルや先細ノズルや末広ノズル等を使用している。ノズル１は、蒸気の流速を加速するためにのど部から下流に向かって内径を徐々に拡大するようにディフューザー部分も構成するようにしており、羽根５に予め作成したノズル１をカシメ加工等で取り付けても良いし、また一体に成型してもよい。
【００１８】
ノズル１、ローター３及び回転軸４を内包し蒸気入口２と蒸気出口１２を構成したケーシング１３は、回転軸４の回転を支えるための軸受けA１４と軸受けB１５が回転軸４の両端に設けられている。軸受けA１４、軸受けB１５は、シール性のあるベアリング軸受けまたは非接触の流体軸受けを使用している。このケーシング１３に収納した部品類で、蒸気タービン１６を構成している。ケーシング１３の材質は、ローター３のように耐熱性、耐腐食性の材料で構成され、例えばその材質は、ステンレスやチタンやアルミナ等の金属材料やセラミックで構成している。また、ケーシング１３は、ローター３が回転軸４に集束
する側にローター３の排出口１１と端版B８の排出口１１から排出される蒸気を流がす環状の排出溝１６を設け、この排出溝１６一部に蒸気出口１２を設けて蒸気タービン１６を回転させた後の蒸気を取り出し、再度蒸気を加熱する手段に送るようにしている。
【００１９】
蒸気タービン１６の回転軸４用軸受けA１４の外側に回転軸４の回転を受けて発電する発電機１７を設けてある。発電機１７は、例えばアウターロータ式三相交流発電機を用い、この交流出力は、全波整流されたのちにインバータ（図示なし）により、電流制御を行うようにして安定した電流を得るようにしている。
【００２０】
図２において、２０は、太陽熱を受けて回収する集熱器で、この集熱器２０の熱を蓄熱槽２１に伝えるために、循環ポンプ２２を途中に設けた回路２３（閉回路）を設けている。
集熱器２０は、管状集熱器や真空ガラス管式集熱器やヒートパイプ式集熱器等で構成している。回路２３内を循環する熱媒体２４は、フロンや水のような液体で構成している。（熱媒体２４は、超臨界状態のＣＯ2や液体空気を用いる場合もある）熱媒体２４は、集熱器２０で加熱されて蒸気になり蓄熱槽２１に送られ、そこで熱交換することで凝縮し液体となる。この熱媒体２４を循環ポンプ２２で再度集熱器２０に送る。この動作を繰り返すことで、蓄熱槽２１に熱を貯める。蓄熱槽２１は、融点の高い溶融塩の相変化を利用した潜熱型や溶融塩や油等を用いた顕熱型や蒸気を圧力水の形で蓄える蒸気アキュムレイタ等を用いることで１００℃以上の高温の熱を貯める。２５は、蓄熱槽２１の熱を利用して形成した熱媒体２６の蒸気を蒸気タービン１６のノズル１に供給する供給ポンプで、蒸気タービン１６から排出された熱媒体２６を再度蓄熱槽２１に送る回路２７（閉回路）の途中に設けている。この回路２７内を循環する熱媒体２６は、フロンや水のような液体とその蒸気で構成している。（熱媒体２６は、超臨界状態のＣＯ2や液体空気を用いる場合もある）また、回路２７の蒸気タービン１６と供給ポンプ２５の途中に貯湯タンク２８を設けて、蒸気タービン１６に運動エネルギを与えた後の高温の蒸気の熱を利用して、貯湯タンク２８に湯を貯める。熱媒体２６は、この貯湯タンク２８に熱を伝えるときに凝縮して液体となり、蓄熱槽２１に送られて再度加熱され蒸気を形成する。この動作を繰り返すことにより、蒸気タービン１６に設けた発電機１７により発電しながら貯湯タンク２８にお湯を貯めるようにしている。貯湯タンク２８に貯められたお湯は、給水ポンプ２９により給湯用や暖房用に供給されるようにしている。
【００２１】
以上のように構成された蒸気タービンについて、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
まず、蒸気タービン１６のノズル１に供給する蒸気を形成するためには、循環ポンプ２２を作動し、熱媒体２４を回路２３内に循環させ、太陽の熱を受けた集熱器２０で加熱し、高温の蒸気（または液体や蒸気と液体が混ざった二相状態等）を形成して蓄熱槽２１に送る。蓄熱槽２１では、この蒸気の熱を受けて２００℃程度の熱量を蓄積する。熱媒体２４の蒸気は、蓄熱槽２１で凝縮して液体となり、循環ポンプ２２により再度、集熱器２０に送られ、加熱される。この動作を太陽が当っている太陽熱の供給が可能な間、繰り返し必要な熱量を蓄熱槽２１に維持する。
【００２３】
蓄熱槽２１に所定の熱量が蓄積されると、回路２７に設けた供給ポンプ２５で、熱媒体２６を循環させ蓄熱槽２１で２００℃程度の熱媒体２６の蒸気を形成し、蒸気タービン１６のノズル１から噴出する。ノズル１から噴出する蒸気は、音速の運動エネルギを持ち、蒸気タービン１６のローター３の羽根５に構成する衝動面に衝突しながら、各ローター３間に構成される間隙６の内部を衝動面に沿いながら旋廻し、回転軸４の周囲に設けた排出口１１から排出される。この時、蒸気の粘性力や付着力により、ローター３が回転し、回転軸４にトルクとして伝えられる。この回転軸４のトルクを利用し発電機１７を回転させて、発電を行うようにしている。蒸気タービン１６から排出した熱媒体２６の蒸気は、
貯湯タンク２８に送られ、水と熱交換を行い、その熱は貯湯タンク２８内にお湯として貯める。蒸気は、貯湯タンク２８内で凝縮し、液体となって供給ポンプ２５により蓄熱槽２１に送られ、再度加熱され蒸気を形成するようにしている。この動作を繰り返すことにより、蒸気タービン１６で発電しながら貯湯タンク２８にお湯を貯め、給湯や暖房の必要なときに給水ポンプ２９を作動しお湯を使用することでコージェネレーションのシステムを構成するようにしている。
【００２４】
以上のように、本実施の形態においては、蒸気を噴出するノズル１と、このノズル１から噴出する蒸気を案内する複数の羽根５を構成したローター３と、ノズル１とローター３及びこのローター３の回転軸４を内包し蒸気入口２と蒸気出口１２を構成したケーシング１３と、羽根５の蒸気入口部にノズル１を構成したことにより、ノズル１から噴出する蒸気は一定の方向でローター３に当てることが出来る。このため、ローター３への流入角度が常に最適値に固定して蒸気がローター３に伝える衝動力が最大を維持して蒸気タービン１６の効率向上し、また蒸気タービン１６のコンパクト化や簡素化を可能とできる。そして、最大発電量を増加するときは、複数個重ね合わせるローター３の個数を増加することで可能であり、複雑な形状の追加がないので、コストの上昇を抑制することができる。また、ノズル１から噴出する蒸気２を衝動面６に長時間滞留させ、粘性力と付着力を増大させて回転軸４に与えるトルクを上昇するので、低温度（２００℃程度）で作動する蒸気タービン１６を実現できる。
【００２５】
また、ローター３はディスクを複数個重ね合わせ、各ローター３間に間隙６を介して回転軸４上に固定し、ローター３の羽根５毎に設けたノズル１と、ローター３の回転軸４の周囲に設けた蒸気の排出口１１を構成としたことにより、蒸気は多数のディスクの間隙を通るため粘性により回転力を伝達できタービンの効率向上を図れ、かつローター３の羽根５に最適にノズル方向を設定できるため、常に最高の衝動力が得られる。そのため、タービン性能の高効率化と、同一形状に成型したローターを容易に複数個重ね合わせることができるため、均一な間隙６の形成によりローターユニットの組み立て精度を向上できる。
【００２６】
また、ローター３の羽根５は、蒸気の入口部から出口に至るに従って断面積を増加させる構成としたことにより、ノズル１から羽根５に入った蒸気は順次圧力を低下させ、その分回転力となる反動力による作用が増大できるので、蒸気の運動エネルギを回転軸４に効率よく伝え、蒸気タービン１６のトルクを上昇し、蒸気タービン１６の効率を向上することができる。そして、ノズル１から噴出する蒸気２が衝動面６に長時間滞留し、粘性力と付着力を増大させ回転軸４に与えるトルクを上昇するので、発電機１７の発電量を増加することができる。
【００２７】
また、独立した集熱用の回路２３を構成して、集熱器２０で得られた太陽熱を蒸気タービン１６の動作に関係なく、常時蓄熱槽２１に蓄えて維持できるので、発電の必要なときに蒸気タービン１６で必要な蒸気２を随時取り出すことができる。
【００２８】
また、回路２７の途中に貯湯タンク２８を設けたので、発電に関係なく蓄熱槽２１の熱をお湯として貯湯タンク２８に貯めることが可能なので、給湯や暖房に必要なお湯を随時取り出せることができる。
【００２９】
また、太陽熱を利用して蒸気２を形成し、ノズル１より噴出してローターユニット１１を回転させて発電するので、ＣＯ2削減の有効な手段とすることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービンの構成の断面図である。実施例１と異なるところは、ローター３は、ローター３の側面にこのローター３の回転により
遠心力を増大させるための第２の羽根１８を設けてある。第２の羽根１８は、ローター3の端板B８の側面に一体として構成し、羽根の形状は、送風機のラジアル型、ターボ型等の様に回転すると遠心力により半径方向に蒸気が移動する構成としてある。
【００３１】
このことにより蒸気をロス無く利用できタービン効率を高く出来る。すなわち、蒸気の後流である出口の排出口１１は蒸気入口２よりも静圧が低くなる。そのため、蒸気入口２から入った一部の蒸気が、ローター３の羽根５を通らずにローター３とケーシング１３の隙間を通り直接に蒸気出口１２に流れる。従来は、これを出来るだけ防止する為にローター３とケーシング１３の間隙を出来るだけ小さく設定していたが、回転するローター３の振れや軸の磨耗等の考慮から限界があった。そこで、第２の羽根１８の回転による遠心力によりローター３の軸から先端方向に蒸気が流れるようにして、ローター３とケーシング１３の隙間を通り出口に流れる蒸気を防止できる。このことにより、蒸気のロスを防止してタービンの効率を向上させ、ローター３とケーシング１３をある程度の間隙設ける事を可能となり部品の簡略化と耐久信頼性を確保できるものである。
【００３２】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービンの構成の断面図である。実施例１と異なるところは、ローター３は、ローター３の側面とケーシング１３の対向する面は、互いに間隙を介して勘合する凹凸部を構成したことにより蒸気をロス無く利用できタービン効率を高く出来る。実施例では、ローター３の側面の端板B８にリング状に凹凸部１９を形成し、ケーシング１３のローター３に対向する内面に同じくリング状に凹凸部２０を形成してある。凹凸部１９と凹凸部２０は間隙を介して互いに対向して設けてある。
【００３３】
蒸気の後流である出口排気口１１は蒸気入口２よりも静圧が低くなる。そのため、蒸気入口２から入った一部の蒸気が、ローター３の羽根５を通らずにローター３とケーシング１３の隙間を通り出口に流れる。そこで、ローター３の側面とケーシング１３の対向する面を互いに間隙を介して勘合する凹凸部１９、２０を構成したことにより流れる蒸気は蛇行する。この為に、この間隙を大きくしても、抵抗が大きくなり蒸気の流量は非常に少なく出来る。このことにより、蒸気のロスを防止してタービンの効率を向上させ、ローター３とケーシング１３をある程度の間隙設ける事を可能とし部品の簡略化と耐久信頼性を確保できるものである。
【００３４】
（実施の形態４）
図２は、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図である。
【００３５】
図２において、ノズル１は、太陽熱により形成する蒸気を供給するようにしたことにより、太陽熱ランキンシステムを行うことができ、発電と給湯・暖房のコージェネレーションのシステムを実現することができる。以下その動作、作用について説明する。
【００３６】
太陽熱を受けられる状況になると循環ポンプ２２を作動し、熱媒体２４を回路２３内に循環させ、太陽の熱を受けた集熱器２０で加熱し、高温の蒸気として蓄熱槽２１に送り、蓄熱槽２１では、この蒸気を受けて２００℃程度の熱量を蓄積するようにしている。熱媒体２４の蒸気は、蓄熱槽２１で凝縮して液体となり、循環ポンプ２２により再度、集熱器２０に送られ、加熱されるようにしている。蓄熱槽２１に所定の熱量が蓄積されると、回路２７に設けた供給ポンプ２５で、熱媒体２６を循環させ蓄熱槽２１で２００℃程度の熱媒体２６の蒸気を形成し、蒸気タービン１６のノズル１から噴出する。ノズル１から噴出する蒸気は、音速の運動エネルギを持ち、蒸気タービン１６のローター３の衝動面に衝突しながら、各ローター３間に構成される間隙６の内部を旋廻し、回転軸４の周囲に設けた排出口１１から排出される。この時、蒸気の粘性力や付着力により、ローター３が回転
し、回転軸４のトルクを利用し発電機１７を回転させて、発電を行う。蒸気タービン１６から排出した熱媒体２６の蒸気は、貯湯タンク２８に送られ、水と熱交換を行い、その熱は貯湯タンク２８内にお湯として貯められる。蒸気は、貯湯タンク２８内で凝縮し、液体となって供給ポンプ２５により蓄熱槽２１に送られ、再度加熱され蒸気を形成するようにしている。蒸気タービン１６で発電しながら貯湯タンク２８にお湯を貯め、給湯や暖房の必要なときに給水ポンプ２９を作動しお湯を使用するようにしている。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においては、蒸気タービン１６を太陽熱ランキンシステムに搭載して、発電と給湯・暖房のコージェネのシステムを実現することができるので、太陽熱という自然エネルギを活用し省エネ促進とＣＯ2削減の有効な手段を得ることができる。
【００３８】
なお、図５のように、集熱器２０で形成した熱媒体２４の蒸気を循環ポンプ２２より、回路２３（閉回路）で直接蒸気タービン１６に送り、蒸気タービン１６を回転させて発電機１７により発電を行うことも可能である。また、回路２３の蒸気タービン１６と循環ポンプ２２の途中に貯湯タンク２８を設けて、蒸気タービン１６に運動エネルギを与えた後の高温蒸気の熱を利用して、貯湯タンク２８に湯を貯めることも可能である。熱媒体２４は、この貯湯タンク２８に熱を伝えるときに凝縮して液体となり、再度集熱器２０に送られて加熱され蒸気を形成する。この動作を繰り返すことで、蒸気タービン１６に設けた発電機１７により発電しながら貯湯タンク２８にお湯を貯めるようにしている。貯湯タンク２８に貯められたお湯は、給水ポンプ２９により給湯用や暖房用に供給されるようにしている。
【００３９】
なお、図６のように、集熱器２０で形成した熱媒体２４の蒸気を循環ポンプ２２より、回路２３（閉回路）で直接蒸気タービン１６に送り、蒸気タービン１６を回転させて発電機１７により発電だけを行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる蒸気タービン１６は、エネルギ密度の低い太陽熱を利用して蒸気タービン１４を作動できるので、自動車や燃料電池の排熱回収等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における蒸気タービンの構成の断面図
【図２】本発明の実施の形態１、４における蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図
【図３】本発明の実施の形態２における蒸気タービンの構成の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における蒸気タービンの構成の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における他の蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図
【図６】本発明の実施の形態４における他の蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図
【符号の説明】
【００４２】
１  ノズル
２  蒸気入口
３  ローター
４  回転軸
５  羽根
１２  蒸気出口
１３  ケーシング
１７  発電機
１９  凹凸部
【図１】
2007198333.tif 000003
【図２】
2007198333.tif 000004
【図３】
2007198333.tif 000005
【図４】
2007198333.tif 000006
【図５】
2007198333.tif 000007
【図６】
2007198333.tif 000008